ISO672x-Q1：高性能汽车数字隔离器的全面解析

在电子工程领域，隔离器是保障系统安全、稳定运行的关键组件。今天，我们要深入探讨的是TI的ISO672x-Q1系列通用型增强和基本双通道汽车数字隔离器，它在汽车及工业应用中展现出了卓越的性能。

文件下载：iso6720-q1.pdf

1. 核心特性，铸就卓越性能

1.1 功能安全保障

ISO6720-Q1和ISO6721-Q1具备功能安全能力，还提供相关文档助力功能安全系统设计。它通过了AEC-Q100认证，工作温度范围为 -40°C 至 +125°C，能适应各种恶劣的汽车工作环境。同时，它满足VDA320隔离要求，为系统安全提供了坚实的保障。

1.2 高速数据传输

该系列隔离器的数据速率高达50 Mbps，能够快速准确地传输数据，满足高速通信的需求。

1.3 强大的隔离屏障

其隔离屏障性能出色，在1060 (V{RMS}) 工作电压下具有长寿命，隔离额定值最高可达5000 (V{RMS}) 。典型的CMTI为±150 kV/μs，能有效抵抗共模干扰。

1.4 宽电源范围与电平转换

支持1.71 V至1.89 V和2.25 V至5.5 V的宽电源范围，还能实现1.71-V至5.5-V的电平转换，为不同电源系统的设计提供了灵活性。

1.5 低功耗与低延迟

每通道在1 Mbps时典型电流仅为1.8 mA，具有低功耗的特点。传播延迟典型值为11 ns，确保数据传输的及时性。

1.6 优秀的电磁兼容性

具备强大的电磁兼容性，能有效抵抗系统级ESD、EFT和浪涌干扰，隔离屏障的±8 kV IEC 61000-4-2接触放电保护，同时还具有低辐射特性。

1.7 丰富的封装与安全认证

提供Narrow-SOIC (D-8) 和Wide-SOIC (DWV-8) 两种封装形式，方便不同应用场景的选择。还获得了DIN VDE V 0884-11:2017-01、UL 1577、IEC 62368-1等多项安全相关认证。

2. 广泛应用，拓展无限可能

ISO672x-Q1系列隔离器的应用领域十分广泛，涵盖了混合动力、电动汽车和动力传动系统（EV/HEV）、电池管理系统（BMS）、车载充电器、牵引逆变器、DC/DC转换器、逆变器和电机控制、电源、电网、电表以及家电等多个领域。

3. 详细剖析，了解工作原理

3.1 工作模式与结构

ISO672x-Q1采用ON-OFF键控（OOK）调制方案，通过二氧化硅隔离屏障传输数字数据。发射器通过隔离屏障发送高频载波来表示一个数字状态，不发送信号则表示另一个数字状态。接收器在进行先进的信号调理后对信号进行解调，并通过缓冲级产生输出。

3.2 通道配置与输出状态

该系列有两种通道配置和默认输出状态选项可供选择。例如，ISO6720-Q1有两个同向通道，默认输出为高电平；而ISO6720F-Q1同样是两个同向通道，但默认输出为低电平。ISO6721-Q1则有一个正向通道和一个反向通道，默认输出为高电平；ISO6721F-Q1也是一正一反通道，默认输出为低电平。

3.3 电气特性与性能参数

在不同的电源电压下，ISO672x-Q1都展现出了稳定的电气特性。以5-V电源为例，高电平输出电压 (V{OH}) 为 (V{CCO} - 0.4) V，低电平输出电压 (V{OL}) 最大为0.4 V。在不同的数据速率下，其供电电流也有所不同，如ISO6720在1 Mbps、15 pF负载时，(I{CC1}) 典型值为2.1 mA，(I_{CC2}) 典型值为1.5 mA。

3.4 绝缘特性与寿命

通过行业标准的时间相关介电击穿（TDDB）测试方法收集绝缘寿命预测数据。在指定的工作隔离电压下，预计最小绝缘寿命为20年。对于基本绝缘，VDE标准要求使用故障率低于1000 ppm的TDDB投影线；对于增强绝缘，则要求故障率低于1 ppm的TDDB投影线。在8-DWV封装中，绝缘的固有能力为1060 (V{RMS}) ，寿命可达220年；在8-D封装中，为450 (V{RMS}) ，寿命大于100年。

4. 设计要点，确保稳定运行

4.1 电源设计

为确保在数据速率和电源电压下可靠运行，建议在输入和输出电源引脚（(V{CC1}) 和 (V{CC2}) ）处使用0.1-μF旁路电容，并尽量靠近电源引脚放置。如果应用中只有一个初级侧电源，可借助变压器驱动器为次级侧生成隔离电源，如汽车应用中可使用SN6501-Q1或SN6505B-Q1。

4.2 PCB布局

• 层数选择：为实现成本优化和低EMI的PCB设计，至少需要两层板。若要进一步改善EMI，可使用四层板，层叠顺序为高速信号层、接地层、电源层和低频信号层。
• 布线规则：高速走线应布置在顶层，避免使用过孔，以减少电感引入。接地层应紧邻高速信号层，为传输线互连建立受控阻抗，并为回流电流提供低电感路径。电源层与接地层相邻可产生约 (100 pF / in^{2}) 的高频旁路电容。低速控制信号可布置在底层，以增加布线灵活性。

5. 支持资源，助力设计开发

TI为ISO672x-Q1提供了丰富的支持资源，包括开发支持、相关文档、文档更新通知、支持论坛等。开发支持方面，有隔离CAN灵活数据（FD）速率中继器参考设计、隔离16通道交流模拟输入模块参考设计等。相关文档涵盖了数字隔离器设计指南、各种器件的数据手册等。通过ti.com的设备产品文件夹，还能注册接收文档更新通知。TI E2E™ 支持论坛则为工程师提供了快速获取答案和设计帮助的平台。

ISO672x-Q1系列汽车数字隔离器凭借其丰富的特性、广泛的应用和完善的支持资源，为电子工程师在汽车及工业应用设计中提供了一个可靠的选择。在实际设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择器件和优化设计，以充分发挥其性能优势。大家在使用ISO672x-Q1过程中遇到过哪些问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享交流。